测度论 · Carathéodory 分割账本

切开测试集,账单有没有增加?

把 E 当成一把尺子:它从 T 中切出 T ∩ E,余下 T ∖ E。拖动灰色 E 条或圆形端点,留意下面两段长度怎样此消彼长。

四行图,共用同一把刻度尺

在 E 内的部分在 E 外的部分切割集 E
m*(T)
=
m*(T ∩ E)
+
m*(T ∖ E)

自动得到的方向

m*(T) ≤ m*(T ∩ E) + m*(T ∖ E)

T 总是这两部分的并。外测度的次可加性已经给出“≤”,这里不需要假定 E 可测。

仅仅确认两部分互不相交,还不能把“≤”直接写成等号;外测度并没有对任意不交集合承诺可加性。

可测性需要补上的方向

m*(T) ≥ m*(T ∩ E) + m*(T ∖ E)

要证明 E 可测,需要对每个测试集 T ⊆ ℝ证明这一边。配上次可加性,等式才完整成立。

图中 E 是闭区间,它确实 Lebesgue 可测;有限区间实验帮助你看懂分割,不足以验证定义中的“每个 T”。

这次实验究竟说明了多少?

把 T 改了很多次,等式总成立。哪一个判断能由这些有限实验支持?